在微組裝工藝中，化學(xué)鍍鎳鈀金（ENEPIG）工藝因其優(yōu)異的抗“金脆”和“黑焊盤”性能，成為高可靠性電子封裝的關(guān)鍵技術(shù)。然而，其鍵合強(qiáng)度的長(zhǎng)期可靠性仍需系統(tǒng)驗(yàn)證。本文科準(zhǔn)測(cè)控小編將基于Alpha W260推拉力測(cè)試機(jī)，結(jié)合破壞性力學(xué)測(cè)試與高溫加速試驗(yàn)，對(duì)ENEPIG焊盤的金絲鍵合性能進(jìn)行全面分析，為行業(yè)提供數(shù)據(jù)支撐和工藝優(yōu)化方向。

一、測(cè)試原理與標(biāo)準(zhǔn)

1、鍵合強(qiáng)度測(cè)試原理

破壞性鍵合拉力測(cè)試：通過垂直拉伸鍵合絲至斷裂，評(píng)估鍵合絲與焊盤的結(jié)合強(qiáng)度（單位：cN）。

第一鍵合點(diǎn)剪切力測(cè)試：水平剪切第一鍵合點(diǎn)（球焊點(diǎn)），量化焊盤與金球的界面強(qiáng)度（單位：cN）。

元素?cái)U(kuò)散分析：通過高溫加速試驗(yàn)（300℃烘焙），利用SEM/EDS檢測(cè)Ni、Cu等元素的擴(kuò)散深度，評(píng)估長(zhǎng)期可靠性。

2、參考標(biāo)準(zhǔn)

MIL-STD-883H：微電子器件鍵合強(qiáng)度測(cè)試方法。

IPC-J-STD-002D：焊接電氣和電子元件引線的可焊性測(cè)試。

DOD-STD-2000-1B：鍍金層厚度與焊接工藝規(guī)范。

二、測(cè)試設(shè)備與材料

1、儀器設(shè)備

Alpha W260推拉力測(cè)試機(jī)

多軸運(yùn)動(dòng)控制：X/Y/Z三軸精密定位

智能測(cè)試軟件：支持自動(dòng)測(cè)試、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和CPK分析

儀器配備專用鍵合拉力測(cè)試夾具，可實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵合線的非破壞性和破壞性測(cè)試。

高精度光學(xué)定位系統(tǒng)，確保測(cè)試位置準(zhǔn)確性。

輔助設(shè)備：等離子清洗機(jī)、高溫烘箱、SEM/EDS分析儀。

2、測(cè)試材料

基板類型：

ENEPIG基板：Ni（5μm）/Pd（0.1μm）/Au（0.03μm）。

ENIG基板（對(duì)比組）：Ni（5μm）/Au（1μm）。

鍵合絲：直徑25μm高純金絲（純度≥99.99%）。

三、測(cè)試流程

步驟一、樣品制備

1、鍵合工藝：

使用全自動(dòng)鍵合機(jī)，參數(shù)統(tǒng)一（超聲功率40kHz、壓力0.5N、時(shí)間20ms）。

每類基板鍵合50根金絲，確保弧度與長(zhǎng)度一致。

2、加速老化試驗(yàn)：

分組烘焙：300℃/1h、300℃/8h，模擬長(zhǎng)期高溫服役環(huán)境。

步驟二、力學(xué)性能測(cè)試

1、破壞性拉力測(cè)試：

測(cè)試點(diǎn)：鍵合絲弧頂（圖2）。

速度：0.5mm/s，記錄斷裂力及失效模式（頸縮或界面脫落）。

第一鍵合點(diǎn)剪切力測(cè)試：

剪切工具：50μm寬平頭刀片，速度100μm/s。

記錄剪切力及焊盤金殘留面積（圖7）。

步驟三、失效分析

切片與SEM/EDS：

垂直切割鍵合點(diǎn)，拋光后觀察界面形貌。

掃描Ni、Cu元素?cái)U(kuò)散路徑（圖10-14）。

粗糙度檢測(cè)：白光干涉儀測(cè)量焊盤表面Ra值。

步驟四、結(jié)果與討論

1、力學(xué)數(shù)據(jù)對(duì)比

2、可靠性結(jié)論

ENEPIG鍵合強(qiáng)度：初始剪切力略低于ENIG，但高溫?cái)U(kuò)散后強(qiáng)度提升（Ni擴(kuò)散增強(qiáng)界面結(jié)合）。

長(zhǎng)期可靠性：Ni/Cu擴(kuò)散深度可控（<10μm），無分層風(fēng)險(xiǎn)，滿足高可靠需求。

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審核編輯 黃宇